基于电荷分配和LOFIC技术的高动态范围像素的设计与仿真
摘要
针对像素动态范围不足的问题，提出一种采用电荷分配和横向溢流集成电容（LOFIC）技术的高动态范围像素结构。通过分裂LOFIC电容并增加光生电荷的直接溢流通路，将曝光期间收集的溢出电荷在分裂后的两个电容间按电容值进行分配，并对较大电容进行动态刷新，实现高光信号电压的压缩，提升像素的满阱容量（FWC），扩展其动态范围，调节电荷分配和动态刷新次数以及分裂后的电容比例可实现不同程度的动态范围扩展。基于110 nm互补金属氧化物半导体工艺设计了尺寸为6 μm×6 μm的像素，高转换增益（HCG）为128 μV/e-，总体LOFIC电容为31.36 fF。仿真结果表明，当电容提升因子为7时，电荷分配LOFIC像素的FWC为1.43 Me-，动态范围可达116.8 dB，与传统LOFIC像素结构相比，电荷分配LOFIC像素的动态范围扩展了16.6 dB。表明电荷分配LOFIC像素能够在有限的电容条件下实现更高的动态范围。
引用本文（GB/T 7714）
张玉增 Zhang Yuzeng, 高志远 Gao Zhiyuan, 徐江涛 Xu Jiangtao. 基于电荷分配和LOFIC技术的高动态范围像素的设计与仿真[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2024.
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